ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

УДК 504.06 Роствинская Вероника Сергеевна студентка, Нижегородский Государственный Университет им. Р. Е. Алексеева Россия, г. Нижний Новгород e-mail: nika-rost@mail.ru ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Аннотация: В статье рассматриваются источники водных ресурсов Земли, изучаются методы очистки сточных вод, особое внимание уделяется преимуществам и недостаткам озонирования. Ключевые слова: вода, водные ресурсы, очистка, загрязнение, сточные воды, методы очистки Rostvinskaya Veronika Sergeevna student, Nizhny Novgorod State University named after R.E. Alekseeva Russia, Nizhny Novgorod STUDYING WASTE WATER TREATMENT METHODS Abstract: The article considers the sources of water resources of the Earth, studies the methods of wastewater treatment, special attention is paid to the advantages and disadvantages of ozonation. Keywords: water, water resources, treatment, pollution, wastewater, treatment methods. Водные ресурсы — все воды гидросферы [1]. Это реки, озёра, каналы, моря и океаны, водохранилища, подземные воды, почвенная влага, вода ледников, водяные пары атмосферы. Общий объем воды на Земле примерно 1400 млн. км3. Несмотря на то, что вода является самым распространенным соединением на Земле, лишь два с половиной процента от общего её объёма является пресной. Менее 0,3% всей пресной воды содержится в реках, озёрах и воздухе [2]. С каждым годом использование водных ресурсов затрудняется их развивающимся загрязнением. Причины загрязнения различны [3]. Во-первых, 1 https://tribune-scientists.ru Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 07/2020 вода может загрязняться при поступлении в нее осадков или талых вод, которые содержат загрязняющие вещества. Во-вторых, в поверхностные источники водных ресурсов ежегодно сбрасываются сточные воды предприятий и жилищ, в них содержится огромное количество вредных веществ. В-третьих, существуют природные источники загрязнения. Так как в озерах вода малоподвижная, она самопроизвольно может зацвести и вдоль ее береговой линии часто произрастает растительность. К сожалению, загрязняются и подземные воды, несмотря на их сравнительную защищенность [4]. Причины загрязнения это промышленность и жилищно-коммунальное хозяйство. Типы сточных вод [5] Сточные воды - это воды, которые используются в бытовом хозяйстве, в промышленности или на другие нужды. Они загрязнены различными примесями и имеют измененный химический состав. Хозяйственные сточные воды это результат жизнедеятельности человека. Такие воды загрязнены фекальными массами, жиром, мелким бытовым мусором и туалетной бумагой. Промышленные предприятия в ходе своего производства образуют производственные сточные воды. По степени загрязненности данные воды делятся на загрязненные и условно-чистые. Преобладание тех или иных загрязнений в составе сточных вод обуславливается деятельностью предприятия. Промышленные сточные воды подлежат обязательной очистке перед сбросом в центральную канализационную сеть. Поэтому на предприятиях устанавливаются специальные очистные сооружения. В случае, когда степень загрязнения сточных вод невелика, то они считаются условно-чистыми и сливаются в водоемы без очищения. Атмосферные сточные воды образуются при выпадении ливней и таянии снега. Сбор данного водного ресурса осуществляется системой ливневой канализации. Атмосферные сточные воды могут иметь различную 2 https://tribune-scientists.ru Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 07/2020 степень загрязнения, высокая степень загрязнения имеют сточные воды, которые образуются вблизи автодорог, автостоянок. Механическая очистка сточных вод Данные методы считаются одними из первых изобретенных человеком и одни из дешёвых. Механические методы очистки сточных вод - грубые, они используются для удаления в первую очередь крупных загрязняющих частиц. Извлечение из воды осевших или взвешенных нерастворимых частиц- главная задача механических методов. Физические характеристики частиц различны. Поэтому механические методы очистки сточных вод делятся на несколько видов. Выбор метода зависит: от размера твёрдых частиц, от физико-химических свойств частиц, от концентрации загрязняющих частиц, от требуемой степени очистки. К простым методам механической очистки относят [6]: Процеживание - вода проходит сквозь решетки и сетки с ячейками определенного размера. Чаще всего используются металлические материалы, такие решетки и сетки способны задержать крупные механические или биологические фрагменты. Фильтрование - этот метод включает в себя напорное или безнапорное пропускание воды сквозь пористый материал или засыпной наполнитель. Разделение производится с помощью перегородок, пропускающих жидкость и задерживающих дисперсную фазу. Отстаивание - под действием силы тяжести частицы различных размеров оседают на дне сосуда. Для этого используются отстойники и безголовки. Очищенная вода из верхнего слоя аккуратно переливается в следующую камеру, оставляя в первом сосуде загрязнения. Камера наполняется частично очищенной водой и процесс очистки повторяется. К более сложным методам механической очистки относятся [7]: Дисковые фильтры - попадая в цилиндрический "пакет" из полимерных дисков, вода эффективно очищается от механических примесей. Дисковый 3 https://tribune-scientists.ru Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 07/2020 фильтр легко промывается от скопившихся загрязнений и для своей работы не требует расходных материалов. Центрифугирование (гидроциклоны) - используется физическое явление разделения фракций твердых частиц в потоке вращающейся жидкости. Такой метод легко автоматизируется. Химическая очистка Это введение специальных реагентов в очищаемую сточную воду. Реагенты обеспечивают химические окислительно-восстановительные реакции. В результате загрязнения выпадают на дно в виде осадка либо удаляются в виде летучих газов в ходе необратимых реакций. К методам химической очистки относятся [8]: Нейтрализация - представляет собой обработку стоков кислотами или щелочами (с рН меньше 6.5 и более 8.5), в результате достигается нужная величина водородного показателя рН. Добавляется растворы едкого натра, щелочи калия, соды, аммиака и т.д. Окисление заключается в добавлении в стоки разного рода окислителей, что приводит к выводу из состава токсичных и/или тяжелых металлов, солей меди и цинка, свинца, соединений ртути, сероводорода, сульфидов, сильными окислителями. Добавлять могут сжиженный или газообразный хлор, диоксид хлора, хлорную известь и т.д. Такой метод особенно эффективен для отработанных стоков, в составе которых имеется цианид меди, цинка и другие похожие соединения. Эти стоки являются продуктом машиностроения и приборостроения, свинцово-цинковых производств, горнодобывающей и целлюлозно-бумажной промышленности. При этом протекают химические реакции, и токсичные вещества становятся безвредными. Единственный минус очистки сточных вод окислением – большой расход довольно дорогостоящих реагентов. Биохимическая очистка Биохимическая (биологическая) очистка основана на окислении растворённых в стоках загрязнений микроорганизмами, которые способны на 4 https://tribune-scientists.ru Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 07/2020 протяжении своей жизнедеятельности выполнять минерализацию органических веществ и очищать стоки. При биологической очистке сточных вод могут окисляться не только органических веществ, но и некоторые минеральные. Содержание токсичных веществ сильно тормозят биохимические процессы [9]. Кроме того, в сооружениях биологической очистки производственных сточных вод может развиваться микрофлора, отличная от микрофлоры городских очистных сооружений. Дезинфекция сточных вод Последним этапом очистки сточных вод является обеззараживание [10]. Стоки, предназначенные для сброса на рельеф местности или в водоём, проходят сквозь установки ультрафиолетового облучения. Наряду с ультрафиолетовым облучением, которое используется, как правило, на очистных сооружениях крупных городов, применяется также обработка хлором. Набирает популярность в использовании метод озонирования. Молекула озона относительно нестабильна, имеет единую сопряженную систему связей. На воздухе молекула распадается на двухатомный и атомарный кислород. Озон оказывает на воду бактерицидное воздействие, дезодорирует, очищает от нитросоединений, канцерогенов. Среди преимуществ озонирования можно выделить: уничтожение всех известных вирусов, бактерий и других микроорганизмов; удаление неприятных запахов и привкусов; высокую скорость действия; воздействие озона не влияет на кислотность воды, а также не изменяет. Однако есть у метода некоторые недостатки: высокая стоимость озонатора; низкая способность к разрушению сухого остатка и фенольных соединений; озон относится к ядовитым веществам (высокий класс опасности). Вторичное использование воды в производстве и в бытовой сфере невозможно без предварительной очистки. Описание основных методов очистки позволило выделить их достоинства и недостатки, также определить 5 https://tribune-scientists.ru Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 07/2020 сферы использования. Исходя из вышесказанного, можно выделить метод озонирования. Задача озонирования – это снизить содержание контролируемых химических соединений до нормативных показателей и перевести токсичные биохимическое вещества в нетоксичные и биологически окисляемые. Чтобы повысить эффективность очистки сточных вод озонированием, рекомендуется первоначально подвергнуть их механической или физико-химической очистке для уменьшения содержания в них жиров, масел, крупных фракций загрязнений и т.д. Однако, процесс озонирования связан с различными рисками. Кроме очистки сточных вод, решением экологических проблем так же является сокращение, за счёт более совершенных технологий, водопотребления в целом и, как следствие - объёмов загрязнения, а также развитие безотходных технологий. Список литературы: 1. Защита водоемов от загрязнения малыми объектами / под ред. А.М. Черняева. Екатеринбург: Изд-во «Виктор», 1994. 159 с. 2. Юрьев Б.Т. Очистка сточных вод малых объектов. Рига: Авотс, 1983. 173 с. 3. Лукиных Н.А., Липман Б.Л., Криштул В.П. Методы доочистки сточных вод. М.: Стройиздат, 1978. 96 с. 4. Нечаев А.П., Славинский А.С. Интенсификация доочистки биологически очищенных сточных вод. Водоснабжение и санитарная техника, 1991. № 12. С. 18-20. 5. Боровский Е.Э. Вода в природе. Дефицит чистой пресной воды. М.: «Чистые пруды», 2009. 32 с. 6. Горшков С.П. Концептуальные основы геоэкологии. М.: Желдориздат, 2001. 592 с. 7. Вода. Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). СПб., 1890—1907 гг. 8. Лосев К.С. Вода. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 272с. 6 https://tribune-scientists.ru Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 07/2020 9. Гидробионты в самоочищении вод и биогенной миграции элементов. М.: МАКС-Пресс. 2008. 200 с. Предисловие членакорр. РАН В.В. Малахова. (Серия: Наука. Образование. Инновации. Выпуск 9). ISBN 978-5-317-02625-7. 10. Остроумов С.А. О некоторых вопросах поддержания качества воды и её самоочищения // Водные ресурсы. 2005. Т. 32. № 3. С. 337-347. Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 07/2020 7 https://tribune-scientists.ru